通信原理总结
通讯原理课程结业报告
院（系）：信息工程学院班级：0309407班姓名：宁显衡学号：030940624老师：李时东
201*年5月10日
第一章绪论
1.通信系统模型的组成
通信系统模型、模拟通信系统原理、数字通信系统模型。2、通信是传递与交换信息的过程。
3、通信系统是为完成通信任务所需的一切技术设备和传输媒质所构成的总体。4、通信系统由信源、发送设备、信道、接收设备、收信者五部分组成，其中信源的作用是将消息转换成相应的电信号。发送设备是对原始电信号进行各种处理和变换，使它变换成适合于信道中传输的形式。
5、模拟信号参量的取值是连续的或取无穷多个值的，且直接与消息相对应的信号，数字信号参量只能取有限个值，并且常常不直）与消息相对应的信号。6、模拟信号不一定在时间上也连续；数字信号不一定在时间上也离散。7、某离散消息所含的信息量为
信息量的单位与底a有关
当a=2时，信息量的单位为比特，对数以e为底时，信息量的单位为奈特。8、对于等概率的二进制波形，其每个符号所包含的信息量为1b。9、码元速率与数字信号进制没有关系，只与码元长度有关。
Rb＝10、对于一个M进制数字信号，码元速率Rs和信息速率Rb之间的关系为（）Rslog2M对于二进制数字信号Rs=Rb，有时称他们为数码率。
第二章预备知识
1、时域内能量信号的总能量等于频域内各个频域分量能量的连续和周期信号的总的平均功率等于各个频域分量功率的总和。
2、功率谱只与功率信号频谱的模值有关，而与其相位无关。
3、数学期望反映了随机变量取值的集中位置均值；方差反映了随机变量的集中程度。
4、功率谱密度在整个频域内都是均匀分布的噪声称之为白噪声。5、平稳随机过程的自相关函数的性质：
（1）R(0)为X(t)的平均功率：R(0)E[X2(t)]s（2）R(τ)为偶函数：R()R()（3）R(0)为R(τ)的上界：R()R(0)（4）R()为X(t)的直流功率：R()E2[X(t)]
（5）R(0)=R()为X(t)的交流功率（方差）：R(0)R()2
6、窄带高斯白噪声:若一个高斯噪声满足窄带的假设,即其频谱均被限制在“载波”或某中心频率附近一个窄的频带上,且这个中心频率离开零频率又相当远’则称之为窄带高斯噪声.窄带高斯噪声在波形上的特点:像一个包络和相位都缓慢变化的正弦波.其包络的一维分布服从瑞利分布’其相位的一维分布服从均匀
分布.
7、随机过程的协方差函数
随机过程的自相关函数
自相关函数和协方差函数之间的关系
它们反映了同一随机过程不同时刻的相关程度
8、能量有限的信号称为能量信号，功率有限的信号是功率信号。周期信号一定是功率信号，能量信号一定是非周期信号。
第三章模拟线性调制
1.幅度调制有常规调幅、双边带调制、单边带调制以及残留边带调制。2.幅度调制中，常规调幅，抑制载波双边带调幅的时域表达式分别为：
sAM(t)A0f(t)cos(ctc)sDSB(t)f(t)cosct,
3．常规调幅中，根据调幅指数的不同，可以分为正常调幅，满调幅，过调幅三种。
4.常规调幅，调制效率的表达式为
AM12Am2Am2AM222122A0Am222AMA0Am2最大调制效率为1/3，抑制载波双边带调幅的效率为15.形成SSB信号的两种方法是滤波法、相移法6.解调的常用方法为相干解调，包络检波。
7.设高斯白噪声双边功率谱密度为n0/2，BPF特性理想，单边带宽为B，则有：
Nin02Bn0B2第四章．模拟角调制
1.对任意正弦信号，若有：c(t)Acos(t)，则称之为调角信号。
2.倍频的目的是提高调频指数，其作用是使输出信号的频率为输入信号频率的某一给定倍数。
3.产生调频信号的方法有直接调频法和倍频法。
4.调频信号的解调有相干与非相干解调两种方法
5.包络检波的定义：解调过程是先由微分器将调频信号转换为调幅调频信号，再由包络检波器提取其包络。
第五章模拟信号的波形编码
1.PCM过程主要由抽样、量化和编）三个步骤组成。
2.只要采样频率fs大于或等于被采样信号最高频率fH的两倍，就可由采样信号不失真地还原被采样信号。
3.对电话信号进行非均匀量化优点：在非均匀量化时，采用压缩和扩张可以提高小信号的信噪比，从而相当于扩大了输入信号的动态范围。4．A律PCM编码规则：
第1位码M1为极性码，1代表正极性码，0代表负极性码；
第2至4位码M2M3M4为段落电平码，表示信号绝对值处在哪个段落，3位码共可以表示8个段落，代表了8个段落的起始电平值；
第5至8位码M5M6M7M8表示任一段落内的16个量化电平值。5．时分复用的优点：
在一条信道上同时传送的若干个基带信号，它们具有相同的抽样频率，但抽样脉冲在时间上交替出现。各路信号占据不同的时隙，称为时分复用。与频分复用相比，时分复用是多路信号占用相同的频率资源，而频分复用则是每路信号各自占用不同的频率资源。
第六章数字信号的基带传输
1、数字基带信号是数字信号的电脉冲表示。其产生过程可分为码型编码和波形成形两步。2、在数字基带信号S(t)的功率谱密度中，连续谱总是存在的，离散谱可有可无。功率谱的形状取决于单个形状的频谱函数。
3、无码间串扰传输的充要条件是仅在本码元的抽样时刻上有最大值，而对其它码元抽样时刻信号值无影响，即在抽样点上不存在码间串扰。
0,4、理想低通滤波器的传递函数是S()ST,0T。T5、对理想低通，码元速率为1/T，所需带宽为1/2T，最高码元频带利用率为2baud/Hz。通常，我们称1/2T为奈奎斯特带宽，T为奈奎斯特间隔。
6、对于二进制信号，将待测的基带信号加到示波器输入端，定时信号作为示波器扫描同步信号，示波器上就可见如同人眼的图形，谓之眼图。眼睛睁的越大，系统性能越好。
7、奈奎斯特第一准则及其物理意义：为消除码间串扰，须基带传输系统冲击响应h(t)仅在本码元抽样时刻存在最大值，并在其他码元的抽样时刻上均为0，即
根据h(t)←→H(jw)的对应关系，将上式划至频域，得无码间串扰时传输系统函数
该条件即为奈奎斯特第一准则，其物理意义是：将H(w)在w轴上以2π/Ts为间隔切开，然后分段沿w轴平移到(-π/Ts，π/Ts)区间内进行叠加、其结果应是一常数(不必一定是Ts)；如何选择信道使其传输特性满足上式是我们所要考虑的问题
第七章数字信号的调制传输
1、数字调制的三种的基本方式为幅度键控、频移键控、相移键控。2、幅度键控的功率谱宽度是二进制基带信号的）倍。3、由于PSK信号的功率谱中没有载波分量，所以解调时必须采用相）解调。4、相对调相信号的产生过程是，首先对数字基带信号进行（差分编码），即
由绝对码变为相对码，然后在进行绝对调相。
5、匹配滤波器输出的最大信噪比只决定于信号能量与噪声功率谱密度之
比，而与输入信号的波形无关。
6、接收机由匹配滤波器、抽样器和判决再生器组成。
7、在二进制的情况下，1对应于载波频率f1,0对应于载波频率f2.码元速率为Rs，带宽为Bb，则FSK的调频指数h为h=（f2-f1）/Rs，频带宽带为2Bb+|f2-f1|。8、绝对移相就是用载波的相位直接表示码元；相对移相就是用前后相邻的相对载波相位值表示数字信息。相对移相信号可以看作是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后在根据相对码进行绝对移相而成。
在学习调制的过程中，我一直搞不清什么是调制信号，什么是载波。最后总算明白，原来（一般来讲）调制就是将低频信号（调制信号）携带的信息在另外一个高频的信号（载波）上表现出来，表现的方法可以是改变载波的幅度或者相位或者频率等。当我们看到调制完成的波形是，发现它与载波有不同的幅度或者相位或者频率，从这里的变化我们极可以判断处调制信号有那些信息。载波就是用来携带低频信号要表达的意思的高频信号。之所以用高频是因为在一般情况下高频信号便于传输。
扩展阅读：通信原理总结
第一章绪论
一、填空题
1、（通信）是传递与交换信息的过程。
2、（通信系统）是为完成通信任务所需的一切技术设备和传输媒质所构成的总体。
3、通信系统由（信源）、发送设备、信道、接收设备、（收信者）五部分组成，其中（信源）的作用是将消息转换成相应的电信号。（发送设备）是对原始电信号进行各种处理和变换，使它变换成适合于信道中传输的形式。
4、（模拟信号）参量的取值是连续的或取无穷多个值的，且（直接）与消息相对应的信号，（数字信号）参量只能取有限个值，并且常常（不直接）与消息相对应的信号。
5、模拟信号（不一定）在时间上也连续；数字信号（不一定）在时间上也离散。
6、某离散消息所含的信息量为（
）信息量的
单位与底a有关当（a=2）时，信息量的单位为比特，对数以（e）为底时\uf
）对于二进制数字信号Rs=Rb，有时称他们为数码率。二、问答题
[问题1]语音信号为模拟信号，所以传输语音信号的系统一定是模拟通信系统，此说法正确吗？为何？
答：不对。因为语音信号可以转换为数字信号，然后通过数字通信系统进行传输。
[问题2]数字电话与模拟电话有什么区别？
答：区别在于数字电话是数字通信系统，语音信号在信道中已经转换为数字信号；而模拟电话是模拟通信系统，语音信号在信道中仍然为模拟信号。三、应用题
1、某消息用十六元码序列传送时，码元速率是300baud，问：其信息速率为多少？若改用二元码序列传送该消息，试求信息速率为多少？
2、设有4种消息符号，其出现概率分别是1/4,1/8,1/8和1/2。各消息符号出现是相对独立的，求该符号集的平均信息量。3、一个离散信号源每毫秒发出4种符号中的一个，各相互独立符号出现的概率分别为0.4,0.3,0.2，0.1。求该信号源的平均信息量与信息速率。
第二章
一、填空题
1、时域内能量信号的总能量等于（频域内各个频域分量能量的连续）和。周期信号的总的平均功率等于（各个频域分量功率的总和）。2、功率谱只与功率信号频谱的（模值）有关，而与其（相位）无关。3、（数学期望）反映了随机变量取值的集中位置（均值）；（方差）
反映了随机变量的集中程度。
4、功率谱密度在整个频域内都是均匀分布的噪声称之为(白噪声)。二、问答
1、平稳随机过程的功率谱密度和自相关函数之间的关系。答：确定信号的自相关函数R()与其功率谱P()之间有确定的傅立叶变换关系，平稳随机过程X(t)的自相关函数与其功率谱之间也互为傅立叶变换关系，即
PX()R()ejdR()12PX()ejd
2、平稳随机过程的自相关函数的性质？
答：（1）R(0)为X(t)的平均功率：R(0)E[X2(t)]s
（2）R(τ)为偶函数：R()R()
（3）R(0)为R(τ)的上界：R()R(0)
（4）R()为X(t)的直流功率：R()E[X(t)]（5）R(0)=R()为X(t)的交流功率（方差）：R(0)R()
223、什么是窄带高斯噪声？它在波形上有什么特点?它的包络和相位各服从什么概率分布？
答：窄带高斯白噪声:若一个高斯噪声满足窄带的假设,即其频谱均被限制在“载波”或某中心频率附近一个窄的频带上,且这个中心频率离开零频率又相当远’则称之为窄带高斯噪声.窄带高斯噪声在波形上的特点:像一个包络和相位都缓慢变化的正弦波.其包络的一维分布服从瑞利分布’其相位的一维分布服从均匀分布.
4、什么是随机过程的协方差函数和自相关函数？它们之间有什么关系？它们反映了随机过程的什么性质？答：随机过程的协方差函数
随机过程的自相关函数
自相关函数和协方差函数之间的关系
它们反映了同一随机过程不同时刻的相关程度
5、什么是能量信号？什么是功率信号？能量信号和功率信号与周期信号和非周期信号有什么关系？
答:能量有限的信号称为能量信号，功率有限的信号是功率信号。周期信号一定是功率信号，能量信号一定是非周期信号。
三、应用题
1、黑白电视图像每帧含有300000个图像，每个像素有16个等概率出现的亮度等级，要求每秒传输30帧图像。如果要求信噪比为40db，计算传输该黑白图像所要求的最小信道宽带。
2、设n（t）是双边功率谱密度为n/2的白噪声，它作用在一个RC低通滤波器上，如图所示，求滤波器输出噪声的功率谱密度和自相关函数。
、3、
第三章模拟线性调制
一，填空题
1．幅度调制有常规调幅、双边带调制、单边带调制以及残留
边带调制。
2.幅度调制中，常规调幅，抑制载波双边带调幅的时域表达式分别为：
sAM(t)A0f(t)cos(ctc)sDSB(t)f(t)cosct,3．常规调幅中，根据调幅指数的不同，可以分为正常调幅，满调幅，过调幅三种。
4.常规调幅，调制效率的表达式为
1AM22A0Am12Am22Am2AA202m222AM2AM
最大调制效率为1/3，抑制载波双边带调幅的效率为15.形成SSB信号的两种方法是滤波法、相移法6.解调的常用方法为相干解调，包络检波。7.设高斯白噪声双边功率谱密度为n宽为B，则有：
Nin022Bn0B0/2，BPF特性理想，单边带
二．计算题
1.已知一个AM广播电台输出功率是50kW，采用单频余弦
信号进行调制，调幅指数为0.707。(1)试计算调制效率和载波功率；
(2)如果天线用50的电阻负载表示，求载波信号的峰值幅度。
2.对双边带信号和单边带进行相干解调，接收信号功率为2mW，噪声双边功率谱密度为210W/Hz，调制信号是最高频率为4kHz的低通信号。
(1)比较解调器输入信噪比；(2)比较解调器输出信噪比。
3,用单边带方式传输模拟电话信号。设载频为15MHz,电话信号的频带为300Hz~3400Hz,滤波器归一化值不低于1/1000,设计滤波器的方案
3第四章．模拟角调制
一.填空题
1.对任意正弦信号，若有：(c(t)Acos(t))，则称之为调角信号。2.倍频的目的是提高(调频指数)，其作用是使输出信号的频率为输入信号频率的某一给定倍数。
3.产生调频信号的方法有（直接调频法）和（倍频法）。4.调频信号的解调有(相干)与(非相干)解调两种方法二．问答题
1.窄带调频和常规调幅的的主要异同点？
相似之处：在+（）Wc处由载波分量，在+(-)Wc两侧有围绕着载频的两个边带。它们的带宽相同，都是调制信号最高频率的两倍。区别：
2.包络检波的定义。
解调过程是先由微分器将调频信号转换为调幅调频信号，再由包络检波器提取其包络。三．应用题
1.已知受1KHz正弦信号的调制的角调制信号为S(t)=100cos(WcT+25cos(WmT))(1)(2)
若为调频波，当Wm增为5倍时，求调频指数及带宽。若为调相波，当Wm减为1/5倍时，求调频指数及带宽。
2已知调频信号是8MHz的单频余弦信号，若要求输出信噪比
40dB，试比较调制效率为1/3的常规调幅系统和调频指数为5的调频系统的带宽和发射功率。设信道噪声的单边功率谱密度为n=5×10W/Hz，信道损耗α为60dB。
第五章模拟信号的波形编码
一．填空题
1.PCM过程主要由（抽样）、（量化）和（编码）三个步骤组成。2.只要采样频率fs大于或等于被采样信号最高频率fH的（两倍），就可由采样信号不失真地还原被采样信号。
3.设带通信号有，N为不超过的最大正整数，若要用带通滤波器不失真地恢复被采样信号，则要满足（）条件。
二．简答题
1,。对电话信号进行非均匀量化有什么优点？
在非均匀量化时，采用压缩和扩张可以提高小信号的信噪比，从而相当于扩大了输入信号的动态范围。2．试述A律PCM编码规则。
第1位码M1为极性码，1代表正极性码，0代表负极性码；第2至4位码","p":{"h":22.5,"w":45.18,"x":259.454,"y":775.297,"z":72},"ps":null,"t":"word","r"
相同的频率资源，而频分复用则是每路信号各自占用不同的频率资源。
三．应用题
1．已知某信号m(t)的频谱M(ω)如图所示。将它通过传输函数为H1(ω)的滤波器后再进行理想抽样。（1）抽样速率应为多少？
（2）若抽样速率=3，试画出抽样信号的频谱；
（3）接收端的接收网络应具有怎样的传输函数，才能由不失真地恢复m(t).
2．设输入为，按A律13折编码，求编码码组C，解码输出和量化误差。
3．模拟信号的最高频率4000Hz，以奈奎斯特频率抽样并进行PCM编码。编码信号的波形为矩形，占空比为1。
（1）按A律13折编码，计算PCM信号的第一零点带宽；（2）设量化电平数L=128，计算PCM信号的第一零点带宽。
4．有3路信号进行时分复用，这3路信号的最高频率分别是2kHz,2kHz,4kHz,信号的量化级都是256。在满足抽样定理所规定的抽样频率下，试求码元传输速率是多少？
.第六章数字信号的基带传输
一、填空题
1、数字基带信号是数字信号的（电脉冲）表示。其产生过程可分为（码型编码）和（波形成形）两步。
2、在数字基带信号S(t)的功率谱密度中，（连续谱）总是存在的，（离散谱）可有可无。功率谱的形状取决于（单个形状的频谱函数）。
3、无码间串扰传输的充要条件是仅在（本码元的抽样时刻）上有最大值，而对其它码元抽样时刻信号值无影响，即在抽样点上不存在（码间串扰）。
4、理想低通滤波器的传递函数是（
0,S()ST,0TT）。
5、对理想低通，码元速率为（1/T），所需带宽为（1/2T），最高码元频带利用率为（2baud/Hz）。通常，我们称1/2T为（奈奎斯特带宽），T为（奈奎斯特间隔）。
6、对于二进制信号，将（待测的基带信号）加到示波器输入端，
（定时信号）作为示波器扫描同步信号，示波器上就可见如同人眼的图形，谓之眼图。眼睛睁的越（大），系统性能越好。
二、简答题
1、简述奈奎斯特第一准则及其物理意
义。
2、某数字基带传输系统特性H(f)如右图所示。其中α为某个常数，0≤α≤1。试说明该系统能否实现无码间串扰的传输。
三、应用题
1、已知信号代码为：10000000011100100001，画出它所对应的单极性非归零码、AMI码和HDB3码。
2、已知信息速率为64kbit/s，采用α=0.2的升余弦滚降频谱信号。
（1）求它的时域表达式；（2）画出它的频谱图；
（3）求传输带宽和频带利用率。
3、设输入信号an是四进制序列{0","p":{"h":22.5,"w":22.589,"x":443.085,"y":634.867,"z":65},"ps":null,"t":"word","r":[23]}
第七章数字信号的调制传输
一、填空题
1、
数字调制的三种的基本方式为（幅度键控）、（频移键控）、（相移键控）。2、3、
幅度键控的功率谱宽度是二进制基带信号的（2）倍。由于PSK信号的功率谱中没有（载波分量），所以解调时必须采用（相干）解调。4、
相对调相信号的产生过程是，首先对数字基带信号进行（差分编码），即由（绝对码）变为（相对码），然后在进行（绝对）调相。5、
匹配滤波器输出的最大信噪比只决定于（信号能量）与（噪声功率谱密度）之比，而与输入信号的（波形）无关。6、
接收机由（匹配滤波器）、（抽样器）和（判决再生器）组成。
7、在二进制的情况下，1对应于载波频率f1,0对应于载波频率f2.码元速率为Rs，带宽为Bb，则FSK的调频指数h为（h=（f2-f1）/Rs），频带宽带为（2Bb+|f2-f1|）。
二、作图
1、已知代传送二元序列为｛an｝=1011010011，试画出ASK，FSK，PSK和DPSK信号的波形。
三、问答
1、2PSK信号和2DPSK信号可以由哪些方法产生和解调？他们是否可以采用包络检波法解调？为什么?
答：2PSK信号和2DPSK信号可以用模拟调制法、键控调制法产生，用极性比较法，鉴相法解调2PSK信号，用极性比较一码变换法、差分相干法解调。他们不能用包络检波解调，因为2PSK和２DPSK是用相位而不是用振幅来携带需要传送的信息的。
2、什么是绝对移相？什么是相对移相？他们有什么区别？
答：绝对移相就是用载波的相位直接表示码元；相对移相就是用前后相邻的相对载波相位值表示数字信息。相对移相信号可以看作是把数字信息序列（绝对码）变换成相对码，然后在根据相对码进行绝对移相而成。
四、应用题
1、已知2FSK信号的两频率f1=2025Hz，f2=2225Hz，码元速率Rs=300bound，信道有效带宽为3000Hz，信道输出端的信噪比
为6db，求：（1）2FSK信号传输带宽；（2）非相干接收时的误比特率；（3）相干接收时的误比特率。
2、对于2ASK信号分别进行非相干接收和相干接收，数字信号的码元速率Rs=4800000bound，接收端的输入信号的幅度A=1mv,信道噪声的单边功率谱密度n=2×10^-15求：（1）非相干接收时的误比特率；（2）相干接收时的误比特率。
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